[發明專利]可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器

有效

• 申請號: 202110036868.7
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112886274B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 李九生;陳翊
• 申請（專利權）人: 之江實驗室;中國計量大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器，其特征在于，它包括N×N個正方形周期單元結構（1），N為自然數；N×N個單元結構（1）周期排列在與太赫茲波輸入方向垂直的平面上；每個單元結構（1）包括頂層光導硅結構層（3）和襯底金屬板（4），頂層光導硅結構層（3）安裝于襯底金屬板（4）上，所述的襯底金屬板（4）板面為正方形，N×N個單元結構（1）的襯底金屬板（4）連續拼接；所述的頂層光導硅結構層（3）為柱體，其橫截面由圓環（7）與12片渦旋片（6）組成，每片渦旋片（6）由4條圓弧相交而成，12片渦旋片（6）等間距環繞于圓環（7）的圓周上且旋向均朝向同一方向；頂層光導硅結構層（3）的頂面作為太赫茲波輸入端（2）和激光輸入端（5），當太赫茲波從太赫茲波輸入端（2）輸入時，通過外加激光改變頂層光導硅結構層（3）的光導硅電導率，達到吸收器吸收率可變的功能。

2.如權利要求1所述的可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器，其特征在于，所述頂層光導硅結構層（3）的材料為光導硅，厚度為40μm~60μm；12個渦旋片（6）以相同的圓心角間距分布在圓環（7）的周向，且與圓環（7）連接為一體。

3.如權利要求1所述的可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器，其特征在于，在每一個單元結構（1）的俯視圖中，所述頂層光導硅結構層（3）的軸心與襯底金屬板（4）的中心重合。

4. 如權利要求3所述的可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器，其特征在于，在每一個單元結構（1）的俯視圖中，所述圓環（7）的外半徑為2.2μm ~2.6μm，內半徑為1μm ~2μm，組成12片渦旋片（6）中的一片渦旋片（6）的4條圓弧中，第一條圓弧和第二條圓弧所在圓的圓心均與所述圓環（7）的圓心重合，第一條圓弧所在圓的半徑與圓環（7）的外半徑相同，第二條圓弧所在圓的半徑為3μm ~6μm，第三條圓弧所在圓的圓心距離襯底金屬板（4）下側邊界線和左側邊界線距離分別為8μm ~9μm和9μm ~10μm，第三條圓弧所在圓的半徑為6μm ~7μm，第四條圓弧所在圓的圓心距離襯底金屬板（4）下側邊界線和左側邊界線距離分別為7μm ~8μm和9μm ~10μm，第四條圓弧所在圓的半徑為4μm ~5μm，而其余11片渦旋片（6）由這一片渦旋片（6）沿所述圓環（7）周向等間距陣列布置而成。

5. 如權利要求1所述的可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器，其特征在于，所述襯底金屬板（4）的材質為銀，邊長為10μm~14μm，厚度為1μm ~2μm。

6.如權利要求1所述可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器，其特征在于，當太赫茲波從太赫茲波輸入端（2）輸入時，在頂層光導硅結構層（3）有外加激光條件下，光導硅電導率σ=10000S/m，吸收器具有2.89THz~10THz范圍內吸收率超過87%的7.11THz帶寬。

7.如權利要求1所述可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器，其特征在于，當太赫茲波輸入端（2）的太赫茲波入射角度在0°~60°內改變時，超寬帶太赫茲吸收器均能保持75%以上的吸收率。

8.如權利要求1所述可變吸收率的超寬帶太赫茲吸收器，其特征在于，通過改變頂層光導硅結構層（3）的外加激光條件，使光導硅載流子濃度改變導致其電導率迅速發生變化，該吸收器具有1%~95%的吸收率可變性。